硫酸亞鐵溶液的保存探究

徐路遙

摘要：中學(xué)化學(xué)教材及習(xí)題中出現(xiàn)的硫酸亞鐵溶液的保存方法，在加稀硫酸或加還原鐵粉，或是二者均加的問題上，出現(xiàn)不一致的結(jié)論。通過實驗驗證，在不加稀硫酸的條件下，還原鐵粉不能將鐵離子還原成亞鐵離子。因此在保存過程中需同時加還原鐵粉和稀硫酸，且通過稀硫酸直接和還原鐵粉反應(yīng)得到硫酸亞鐵溶液的方式，保存的時間更長。

關(guān)鍵詞：硫酸亞鐵；保存；稀硫酸；還原鐵粉

文章編號：1008-0546（2016）08-0093-03 中圖分類號：G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2016.08.031

亞鐵離子的性質(zhì)是高中化學(xué)教學(xué)中的重要內(nèi)容。其中性質(zhì)之一為在硫酸亞鐵溶液中滴加KSCN溶液，硫酸亞鐵溶液不變顏色，說明亞鐵離子不能與KSCN作用顯血紅色。但在演示該實驗過程中，硫酸亞鐵溶液如果保存不當(dāng)，只要有微量的亞鐵離子被氧化，滴加KSCN，就會顯血紅色。因此，對于如何保存硫酸亞鐵溶液，根據(jù)目前正在使用的教材的思路與相關(guān)流行試題對其中描述的保存方式，出現(xiàn)的爭議，本文探索同時加稀硫酸與還原鐵粉的保存方式，試圖消除溶液保存不當(dāng)，致亞鐵離子微量氧化帶來的影響。

一、硫酸亞鐵溶液保存方法的爭議

硫酸亞鐵溶液的保存，應(yīng)加還原鐵粉防止氧化，或加硫酸抑制氧化，或兩種試劑同時添加？根據(jù)目前所使用的教材和流行試題分析，不能得到明確答案。

1.教材中的兩種保存方法并存

（3）在化學(xué)選修4教材中，提及鹽類的水解，根據(jù)鹽類的水解原理分析，由于亞鐵容易水解，因此在保存時，應(yīng)加入稀硫酸抑制其水解。

2. 流行試題中出現(xiàn)了不同的保存方法

從上述教材內(nèi)容和試題不難看出，保存硫酸亞鐵溶液，加還原鐵粉目的是防止亞鐵離子被氧化，加稀硫酸的目的，是抑制亞鐵離子水解。抑制水解和防止氧化，需要優(yōu)先考慮哪種情況，或鐵粉和稀硫酸確實均需添加？在教學(xué)工作實踐中筆者對如何解決保存硫酸亞鐵溶液所出現(xiàn)的問題進(jìn)行深入的研究，解決了保存硫酸亞鐵溶液的問題，使在硫酸亞鐵溶液中滴加KSCN溶液，硫酸亞鐵溶液不變顏色，實驗現(xiàn)象明顯、成功率達(dá)95%以上。

二、硫酸亞鐵溶液保存方法的實驗探究

1. 實驗設(shè)計原理分析

Eθ（堿性）>Eθ（酸性），因此，在堿性環(huán)境中，亞鐵離子更容易被氧化[3]。

通過數(shù)據(jù)計算可以得出，矛盾主要集中在硫酸亞鐵溶液的保存，關(guān)鍵是控制溶液的酸性，還是還原鐵粉。在酸性環(huán)境中，鐵粉更易將鐵離子還原；同時，亞鐵離子不易被氧化，但鐵粉可直接與酸反應(yīng)生成亞鐵鹽。我們即通過設(shè)計實驗來驗證硫酸亞鐵的保存條件。

2.實驗設(shè)計及操作

（1）實驗試劑。

Fe2SO4·7H2O晶體、2mol/L H2SO4溶液、0.1mol/L KSCN溶液，還原鐵粉

（2）實驗1：只加還原鐵粉保存。

在60mL的細(xì)口瓶中，加入硫酸亞鐵晶體和去氧水，配成約2mol/L FeSO4溶液，先滴加20滴KSCN溶液，再加入10g還原鐵粉，并塞好瓶塞，實驗結(jié)果如表1所示。

（3）實驗2：只加稀硫酸保存

在60mL的細(xì)口瓶中，加入硫酸亞鐵晶體，用稀硫酸溶解后，再加入等體積的去氧水，配成2mol/L FeSO4和1mol/L 硫酸混合溶液，搖勻后，加入20滴KSCN溶液，并塞好瓶塞，實驗結(jié)果如表2所示。

（4）實驗3：同時加稀硫酸和鐵粉保存

在60mL的細(xì)口瓶中，加入硫酸亞鐵晶體，用稀硫酸溶解后，再加入等體積的去氧水，配成2mol/L FeSO4和1mol/L 硫酸混合溶液，搖勻后，加入20滴KSCN溶液，再加入10g還原鐵粉，并塞好瓶塞，實驗結(jié)果如表2所示。

（5）實驗4：用稀硫酸與還原鐵粉反應(yīng)制取硫酸亞鐵

在60mL的細(xì)口瓶中，加入稍過量的還原鐵粉與2mol/L的稀硫酸進(jìn)行反應(yīng)，然后滴加20滴KSCN溶液，并塞好瓶塞，實驗結(jié)果如表4所示。

三、實驗結(jié)果討論

從實驗看出，保存硫酸亞鐵溶液的關(guān)鍵，在控制溶液的酸度，在不加稀硫酸的情況下，即使加了還原鐵粉，也無法將鐵離子還原，而且還原鐵粉本身也會被氧化成氧化鐵。但如果不加還原鐵粉，又無法還原硫酸亞鐵晶體在存放過程中被氧成的鐵離子。在保存亞鐵溶液的過程中，必須同時加入稀硫酸和還原鐵粉，才能較好的防止亞鐵離子被氧化。同時，稀硫酸與鐵粉反應(yīng)產(chǎn)生的氫氣對溶液起到攪拌作用，有利于Fe3+與還原鐵粉的充分接觸[4]，也帶走了溶液中的溶解氧氣。稀硫酸與還原鐵粉反應(yīng)，達(dá)到平衡時，剩余的稀硫酸可使溶液保持一定的酸度，抑制亞鐵離子被氧化。根據(jù)實驗結(jié)果分析，直接用稀硫酸和鐵粉得到硫酸亞鐵，保存時間更長。

四、總結(jié)與思考

從實驗結(jié)果來看，必須要同時加稀硫酸和還原鐵粉，才能較好地防止硫酸亞鐵溶液被氧化。直接用稀硫酸和鐵粉得到硫酸亞鐵，保存時間更長。

在實際教學(xué)中，由于高一階段未學(xué)過水解的概念，因此題目中往往只要求加入還原鐵粉，當(dāng)高二學(xué)習(xí)水解后，涉及到亞鐵離子水解問題，有些題目除了加入還原鐵粉保存外，還要求加入稀硫酸抑制亞鐵離子的水解。但在高一的教材中，硫酸亞鐵中滴加氫氧化鈉溶液后出現(xiàn)的一系列現(xiàn)象，讓同學(xué)們已經(jīng)意識到了“亞鐵在堿性環(huán)境中更容易被氧化”。因此，筆者認(rèn)為，在高一教學(xué)中，完全可以引入保存硫酸亞鐵除了加還原鐵粉外，尚需加入稀硫酸保存，其原因為稀硫酸可使溶液保持一定的酸性，抑制亞鐵離子的氧化，同時，生成的氫氣可帶走溶液中溶解的氧氣。

參考文獻(xiàn)

[1] 翟麗萍，酸度對硫酸亞鐵/硫酸亞鐵銨溶液穩(wěn)定性影響[J]. 精細(xì)與專用化學(xué)品，2010，（12）：29-30

[2] 許立.硫酸亞鐵溶液的配制、存放及有關(guān)實驗[J].中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考，1985，（1）：44-45